同种异体全肝或部分肝可以用作肝功能支持的可行性论证

（西安交通大学第一附属医院 肝胆外科，陕西 西安 710061）

“废弃”肝脏是指肝脏外科手术中被废弃的全部或部分肝脏组织，其来源于肝脏外科手术中切除的含有病变组织的部分肝脏或者某些不符合肝脏移植标准的供肝（如老年供肝、重度脂肪肝等）。在这些“废弃”肝脏中，有部分肝脏仍具备再利用的潜质，如因良性肝脏疾病切除的部分肝脏组织（肝血管瘤、肝内胆管结石等）和不符合肝脏移植标准的供肝。这些肝脏具备完整的肝脏附属管道系统以及具有生物活性的肝脏细胞，若能恢复其血流灌注则能再次发挥肝脏生理活性，有望成为肝功能衰竭患者辅助治疗的一种重要手段。

1 同种异体全肝或部分肝可以用作肝功能支持的必要性

肝功能衰竭（liver failure，LF）严重危害国民的身体健康，导致肝脏合成、解毒、排泄以及生物转化等功能发生严重障碍或失代偿，主要表现为凝血功能障碍、黄疸、肝性脑病、肝肾综合征、腹水等[1]。目前肝衰竭的内科治疗尚缺乏特效药物和手段，肝脏移植被认为是终末期肝病的唯一有效治疗手段。但由于供体短缺，导致部分患者在等待移植期间病情恶化而失去移植机会，甚至出现死亡[2-3]。除此之外，人工肝支持系统被认为是一种有效的肝脏替代治疗方法，其通过体外的机械、理化和生物装置，清除各种有害物质，补充必需物质，改善内环境，为肝细胞再生及肝功能恢复创造条件，或作为肝移植前的桥接[4]。

目前常用的体外人工肝支持系统主要为以下两种类型：非生物型（nonbiological systems）以及生物型（bioartificial systems）[5-6]。非生物型人工肝可以实现有毒物质的清除，但不能完全代替肝脏的合成、分泌、代谢、解毒等功能，并且不能有效提高肝功衰竭的治疗效率[7-12]。生物型人工肝是在其内部加载一定量的肝脏细胞，使得其可实现一定程度的肝脏合成、解毒、分泌等复杂功能，但由于其本身复杂性，目前大多处于试验阶段而尚未正式投入临床应用[13-15]。大量研究表明人工肝支持系统可清除体内有害物质并改善部分临床症状[6，16]，但由于其不能完全替代肝脏功能，因此，与内科保守治疗相比较，人工肝支持系统尽管为肝功能衰竭的患者带来了一定的生存获益，但仍然存在诸多局限，限制了其在临床的大范围推广应用。出现这种情况的主要原因是人工肝支持系统不能完全代替肝脏的全部功能，尤其是肝脏的生物合成及代谢功能，虽然生物型人工肝在其内部加载了具有生物活性的肝脏细胞，但是肝细胞的作用效能低下是其局限所在。因此，如何提高人工肝支持系统的效能一直是医学界的难题。

2 同种异体全肝或部分肝可以用作肝功能支持的可行性

废弃的全肝和部分肝脏细胞仍然具备一定的活性，具有再利用价值，通过体外持续灌注来维持这些细胞的活性是实现废肝再利用的核心。已有研究团队开展了将肝脏外科手术切除术的肝脏组织再利用的探索。2015年，来自复旦大学附属中山医院的研究团队在世界上开展了首例“利用切除肝脏移植”手术，其中供肝来源于一例需要接受肝脏部分切除手术的肝血管瘤患者，切除肝脏组织占肝脏总量的25%～30%，该手术团队成功将这部分本来要“废弃”的肝脏成功移植给了一名先天性肝内胆汁淤积症患儿。此外，还有研究团队开展了将肝脏移植术后发生脑死亡受体的肝脏再次作为供肝移植给其他终末期肝病患者的探索[17-20]。肝脏移植术后受体发生脑死亡是比较罕见的并发症，部分受体出现脑死亡后肝脏仍具有良好的生物活性，具备再次作为供肝的潜质。还有研究团队尝试了将辅助性肝脏移植中供肝多次利用的探索，首先将部分肝脏组织作为供肝为急性肝功能衰竭患者开展辅助性肝脏移植，待受体本身肝脏功能恢复后将原来的供肝切除并再次作为供肝移植给其他终末期肝病患者[21]。上述研究表明，在某些肝脏外科手术中即将被废弃的部分肝脏组织和全肝具备一定的生物活性，在保证充足的血液灌注的情况下可以发挥一定的肝脏解毒、代谢、合成及排泄功能。

3 同种异体全肝或部分肝可以用作肝功能支持的设想

在实际临床实践中，大部分“废弃”肝脏并不能作为供肝再次移植给终末期肝病患者，其主要原因包括：其一，“废弃”肝脏标本携带病变组织。对于某些因良性肝脏疾病的切除的部分肝脏组织，其肝脏组织内携带病变组织，若将病变组织摘除可能破坏肝内管道系统或者是导致剩余肝脏体积过小不能满足肝移植需求。其二，“废弃”肝脏本身体积较小。由于本身肝脏病变较小，因而手术切除的肝脏组织较少，不能满足肝脏移植需求。其三，“废弃”肝脏本身为不符合肝脏移植标准的临床供肝。某些供肝由于供体年龄过大或者合并有严重的肝脏脂肪变性，这些供肝均极有可能导致移植术后肝脏无功能等一系列致命性并发症，因此被废弃。

将这些废弃肝脏与人工肝支持系统联合将有望成为一种有效的肝功能衰竭治疗手段。该方法的主要设想是将“废弃”肝脏与人工肝支持系统并联，有望实现两者的功能互补，提高救治效能。当富集大量代谢产物的肝功能衰竭患者血液自患者体内可先经人工肝系统过滤、清除体内中小分子代谢毒素以及蛋白免疫复合物等大分子物质，再经灌注管路通过入肝血管系统进入“废弃”肝脏，通过肝脏内部作用后再次清除有害物质，并产生机体所需要的各种酶、白蛋白和细胞因子等，并最终输回到患者体内（图1）。人工肝支持系统可以快速清除患者体内有毒有害代谢产物，纠正患者水电解质紊乱，维持内环境稳定，而“废弃”肝脏可以利用其内部具备生物活性的肝脏细胞进一步扩大人工肝的血液净化效果，同时具备活性的肝脏细胞具备合成及分泌功能，可促进患者凝血功能、肝脏功能的恢复，这就使得体外肝功能支持系统的效能大幅度提升，提高对肝功能衰竭患者的救治率。

图1 “废弃”肝脏联合人工肝支持系统治疗肝功能衰竭模式图

4 “废弃”肝脏联合人工肝支持系统用于肝功能衰竭患者治疗的关键技术条件论证

4.1 “废弃”肝脏体外长期保存方法

在这种新的治疗方法中，肝脏在体外的有效保存时间是决定器官利用效率的关键因素，体外有效保存时间越长，就能为患者选择、器官远距离转运等赢得充足时间，器官的利用效率也就越高。目前常用的肝脏体外保存方法仍然是静态冷保存（static cold storage，SCS），但肝脏经静态冷保存最长仅能保存12 h。

超冷器官保存技术在本质上是一种低温保存（hypothermic preservation，HP）技术，依据范霍夫法则（van’t Hoff’s rule），即温度每下降10 ℃，组织细胞内酶的活性下降1.5～2.0倍[22]。目前临床上常用的低温保存技术所采用的保存温度为4 ℃，此时，组织细胞内酶的活性只有正常水平的十分之一，而假如能将器官温度下降至-4 ℃，酶的活性则只有正常水平的十七分之一。近年来，来自美国麻省总医院医学工程中心的研究团队介绍了一种将机械灌注和超冷保存技术结合的器官保存方法并将该技术成功应用于大鼠及人肝脏保存[23]。在前期研究中，该研究团队首先通过体外实验发现-4 ℃为肝细胞超冷保存的最适温度[24]。接下来，该团队利用机械灌注和超冷保存结合的保存技术将大鼠肝脏保存96 h后成功移植[25]，其采用的超冷保存方案为通过改变细胞内外液体环境来降低冰点，从而实现器官超冷保存。同时，该团队还成功将临床“废弃”供肝在体外保存96 h，器官经此方法长时间保存后仍具备良好的肝脏功能[26]。

此外常温机械灌注也可作为“废肝”体外保存的方案之一，且更贴近“废弃”肝脏与人工肝联合救治肝衰竭患者的应用场景。常温机械灌注是在37 ℃状态下对肝脏进行灌注保存，可模拟肝脏在人体内的生理环境，使之生理活动不受中断，一项220例的肝移植随机对照试验证明，常温机械保存较静态冷保存可有效减少移植物损伤、降低器官丢失率、延长器官保存时间，可同步实现器官的保存盒修复，改善肝脏质量，是一种较为理想的器官保存方式[27]。但是常温机械保存要求灌注设备具有极高的稳定性，若设备无法正常运作器官则面临热缺血风险，存在器官保存失败的风险[28]。

4.2 “废弃”肝脏体外灌注通路选择

患者血液经人工肝系统后通过灌注管路进入“废弃肝脏”。灌注管路应与“废弃”肝脏门静脉及肝动脉相连，最大限度地模拟肝脏在体内的生存环境。在正常情况下，肝脏接受来自肝动脉和门静脉的双重血供。其中门静脉提供约70%的入肝血流，而肝动脉提供约30%的入肝血流。若仅从门静脉对肝脏进行灌注，尽管可以为肝脏细胞代谢提供必要的营养物质，但是可能导致肝脏细胞以及胆管细胞氧供不足，影响肝细胞代谢以及导致缺血性胆道病变的发生。而单纯从肝动脉灌注则可能导致肝脏灌注不良，进而导致肝脏活性丧失，甚至出现肝脏的局部坏死。因此，对“废弃”肝脏采取“门静脉+肝动脉双重灌注”的方法进行灌注，能最大程度模拟肝脏在生理状态下的血流灌注，维持更好的肝脏功能。由于肝脏灌注时可产生胆汁，在“废弃”肝脏胆道外连接排泄通路，并可通过收集、监测排泄的胆汁，实时评估“废弃”肝脏功能。由于体外“废弃”肝脏工作时，存在加大患者耗氧量、能量消耗的可能，可在给予患者必要能量支持的同时，在灌注环路中增加氧合器或者患者在接受治疗时同时吸氧，以充分对血液进行氧合，为肝脏组织细胞提供充足氧气，以保证肝脏能发挥其最大效能。

5 总结

“废弃”肝脏是肝脏外科手术中大量具有潜在利用价值的全肝和部分肝组织，这些肝脏组织具备良好的生物活性，但是由于诸多因素导致其不能作为供肝实现再次移植，将这些肝脏与人工肝支持系统联合将有望成为一种新型的肝功能衰竭辅助治疗手段。在这种治疗方法中，肝脏组织的体外长期保存以及肝脏灌注通路的选择是关键技术条件，肝脏组织的体外长期保存可以借助超冷器官保存技术来实现，而经“肝动脉+门静脉双重灌注”则是理想的肝脏体外灌注通路。当然，以上这种新型的治疗手段及其中的关键技术条件仍需要相关实验研究进一步论证。